電子畢業(yè)論文

1、江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校畢業(yè)論文專 業(yè)： 電子信息工程系 姓 名： 周佳琪 學(xué) 號(hào)： 46 班 級： 電子07402 指導(dǎo)教師： 朱穎嵐 完成時(shí)間： 2012年4月5號(hào) 論文題目:mimo無線信道仿真摘要：多入多出(mimo)技術(shù)被認(rèn)為是現(xiàn)代通信技術(shù)中的重大突破之一，越來越成為無線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。mimo技術(shù)是未來無線通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率傳輸、改善傳輸質(zhì)量、提高系統(tǒng)容量的重要途徑。目前，mlmo技術(shù)已經(jīng)在寬帶無線接入、3g、b3g等無線通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，mimo無線系統(tǒng)大容量的實(shí)現(xiàn)和其它性能的提高極大地依賴于mimo無線信道的特性；同時(shí)，研究基于

2、mimo的各種關(guān)鍵技術(shù)和處理算法也需要建立mimo信道的模型，進(jìn)行相應(yīng)的仿真，以便評估各種處理算法的優(yōu)劣和系統(tǒng)性能的好壞?；谏鲜鲈?，本文研究了現(xiàn)有應(yīng)用環(huán)境下mimo無線通信系統(tǒng)的信道建模方法，綜合了一個(gè)寬帶統(tǒng)計(jì)mimo無線信道模型，可以作為研究mimo無線通信系統(tǒng)的一個(gè)通用空時(shí)信道模型。分別建立了3gpp,ieee80216、ieee80211n和分布式mimo系統(tǒng)的mimo信道基于cossap的仿真平臺(tái)，進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真. 關(guān)鍵詞：多入多出，mimo，無線衰落信道，信道建模，信道仿真abstract ：the more a (mimo) technology has been consi

3、dered a major breakthrough in modern communications technology, more and more become one of the research focus in the field of wireless communication. mimo technology is the future wireless communication system to realize high data rate of transmission, improve transmission quality, improve system c

4、apacity of important ways. at present, mlmo broadband wireless access technology has b3g etc, and 3g wireless mobile communication system been widely used. however, mimo wireless system capacity of realization and other performance improvement relies heavily on mimo wireless channel characteristics;

5、 meanwhile, based on the research of key techniques and the multiple-input multiple-output (mimo) algorithms also need to establish mimo channel model, carries on the corresponding simulation to evaluate various processing algorithm, the fit and unfit quality and performance of the system is good. b

6、ased on the above reasons, this paper studies the existing application environments mimo wireless communication system channel modeling method, integrated a broadband statistical mimo wireless channel model, can be used as a research mimo wireless communication system when a general empty channel mo

7、del. ieee802.16 are established, and the 3gpp ieee802.11 n and distributed mimo systems based on the mimo channel cossap simulation platform, computer simulation is carried out.keywords：multiple-input multipleoutput，m1mo，wireless fading channel，channelmodel，charmel simulation目錄 第一章、單入單出無線信道的仿真設(shè)計(jì)5 1.

8、1 平坦衰落信道的仿真方法5 1.2 頻率選擇性衰落信道的仿真方法6第二章、信道的仿真設(shè)計(jì)7 2.1 3gpp mimo 信道仿真設(shè)計(jì)7 2.2 ieee802.16 mimo 信道仿真設(shè)計(jì)8 2.3 ieee802.1ln mimo 信道仿真設(shè)計(jì)12 2.4 分布式mimo 信道仿真設(shè)計(jì)16結(jié)論 18參考文獻(xiàn) 19致謝 20第一章、單入單出無線信道的仿真設(shè)計(jì)針對無線信道的大尺度衰落，研究學(xué)者們分別建立了路徑損耗模型和基于對數(shù)正態(tài)分布的陰影衰落模型；針對小尺度衰落現(xiàn)象，人們已經(jīng)提出了raylei幽分布、ricean分布等來進(jìn)行描述?；谶@些描述信道衰落特性的模型，人們分別建立了相應(yīng)的信道仿真模

9、型，提出了信道的仿真方法。本節(jié)將根據(jù)信道的頻率選擇性，分別討論平坦衰落信道和頻率選擇性衰落信道的仿真模型與仿真方法。1.1平坦衰落信道的仿真方法 描述平坦衰落信道的主要有兩個(gè)模型clarke模型和suzuli模型。clarke模型用于描述rayleigh衰落信道，suzuli模型則在rayleigh衰落的基礎(chǔ)上考慮了大尺度衰落，即此時(shí)的信道包絡(luò)可用rayleigh過程與對數(shù)正態(tài)過程的乘積表示。當(dāng)再考慮傳播環(huán)境中存在一個(gè)直接視距分量時(shí)，可以用suzuli信道模型的擴(kuò)展模型來描述。此時(shí)，需要在信道包絡(luò)上再加上一個(gè)直射分量，直射分量由其幅度、多普勒頻移和相位決定，此時(shí)的信道包絡(luò)不再服從rayleig

10、h分布，而是服從ricean分布。 對上述信道模型的仿真都是基于多個(gè)不相關(guān)的有色高斯隨機(jī)過程。對于clarke模型需要兩個(gè)有色高斯過程，對于suzuli模型需要三個(gè)有色高斯過程。產(chǎn)生有色高斯過程的方法主要有兩類：一類是成形濾波器法，一類是正弦波疊加法(sos，sum of sinusoid)。由于高斯過程可以完全由其均值和自相關(guān)函數(shù)(或者功率譜密度)來描述，因此，這兩種方法是等效的。 成形濾波器法是在線性時(shí)不變?yōu)V波器的輸入端輸入零均值、單位方差的白高斯噪聲，經(jīng)濾波器濾波以后，其輸出即為所需的高斯過程。為了產(chǎn)生具有特定多普勒功率譜的高斯過程，可以采用相應(yīng)的成形濾波器。成形濾波法需要設(shè)計(jì)窄帶的數(shù)字

11、濾波器，并且運(yùn)算復(fù)雜度相對較高，但是這種方法能夠較好的仿真出獨(dú)立的衰落信道。 正弦波疊加法使用個(gè)加權(quán)諧波的疊加來實(shí)現(xiàn)高斯過程，加權(quán)諧波的參數(shù)值取決于相應(yīng)的信道多普勒功率譜。正弦波疊加法的運(yùn)算量相對于成形濾波法來說較小，但是仿真出的衰落信道的性能不理想。文獻(xiàn)給出了一些基于信道多普勒功率譜的參數(shù)計(jì)算方法，如，等面積法(meoa，method of equal areas)、等距離法(med，method of equal distance)、均方誤差法(msem，mean square errormethod)、montecarlo 計(jì)算方法、精確多普勒擴(kuò)展法(meds，method of exa

12、ct doppler spread)和lp范數(shù)法等。文獻(xiàn)對這些方法的準(zhǔn)確性、統(tǒng)計(jì)特性和復(fù)雜度等問題進(jìn)行了詳細(xì)地分析和比較。其中，meds和lp范數(shù)這兩種方法具有較好的性能。 1.2 頻率選擇性衰落信道仿真方法 頻率選擇性衰落信道是由多個(gè)可分辯徑組合而成(其中的每一個(gè)可分辯徑就是一個(gè)平坦衰落信道)，即，頻率選擇性衰落信道是由多個(gè)具有不同時(shí)延的平坦衰落信道組合而成。描述頻率選擇性衰落信道的一個(gè)最常用的模型就是廣義平穩(wěn)非相關(guān)散射(wssus)模型。所謂廣義平穩(wěn)，是指信道的沖擊響應(yīng)是廣義平穩(wěn)的，此時(shí)，具有不同多普勒頻率或者不同入射角的多徑之間是不相關(guān)的；所謂非相關(guān)散射，是指具有不同傳播時(shí)延的多徑之間是

13、不相關(guān)的(相互獨(dú)立)。 對頻率選擇性衰落信道的仿真通常使用抽頭延遲線(tdl)模型。先利用前一小節(jié)所述的平坦衰落信道的仿真方法，仿真出多個(gè)可分辨徑(要保證各個(gè)可分辨徑之間的獨(dú)立性)；然后再在各個(gè)可分辨徑上乘以相應(yīng)的功率只(z=l，2，l)，加上相應(yīng)的離散傳播時(shí)延，它們的共同作用便產(chǎn)生了頻率選擇性衰落信道。第二章、信道的仿真設(shè)計(jì)2.1 3gpp mimo信道仿真設(shè)計(jì) 3gpp所使用的mimo無線信道模型是本文第二章所闡述的統(tǒng)計(jì)mimo信道模型。3gpp組織于2001年12月通過了mimo系統(tǒng)的鏈路級信道模型標(biāo)準(zhǔn)的討論稿，并分別于2002年1月和2003年6月進(jìn)行了一些修訂。其所提出的信道參數(shù)如表

14、所示。表中的na表示此項(xiàng)不適合，對于case 2和case 3，所有徑的aoaod值是一樣的，對于case4，每一徑的aoaaod值各不相同。 根據(jù)上述的3gpp信道模型標(biāo)準(zhǔn)和參數(shù)表，以2發(fā)2收的mimo系統(tǒng)和case4為例，給出相應(yīng)的cossap仿真框圖，如圖3-1所示。在上面的框圖中，白高斯噪聲(復(fù)數(shù))分別送入6徑rayleigh信道(其功率譜為classical多普勒譜，每一徑4個(gè)classical多普勒譜模塊，每一徑的白高斯噪聲選取不同的隨機(jī)種子以保證各個(gè)徑之間的獨(dú)立性)，然后每一徑經(jīng)過一個(gè)并串轉(zhuǎn)換模塊(并行轉(zhuǎn)為串行)，變成兩個(gè)(實(shí)部與虛部)長度為4的一維矢量，將其輸入相關(guān)成形模塊與空

15、間成形矩陣c(4x4)相乘(c由rbs和rms作kronecker乘積后分解得到，計(jì)算rbs和rms時(shí)需要輸入mimo信道的空間參數(shù))，得到帶有相關(guān)性的信道矢量，其中第一徑包含一個(gè)加los分量的模塊用來產(chǎn)生los分量，其結(jié)果再經(jīng)過一個(gè)串并串換模塊(串行轉(zhuǎn)為并行)。將2根發(fā)射天線發(fā)出的2路復(fù)信號(hào)根據(jù)信道的pdp進(jìn)行相應(yīng)的時(shí)延后與上述結(jié)果相乘，再經(jīng)過一個(gè)串并轉(zhuǎn)換模塊(串行轉(zhuǎn)為并行)，按照接收天線與發(fā)射天線之間信號(hào)的對應(yīng)關(guān)系(每一根接收天線都能收到所有發(fā)射天線發(fā)出的信號(hào))，將各徑的系數(shù)加起來分別送入2根接收天線，就得到了經(jīng)過帶有空間相關(guān)性的mimo信道后的信號(hào)輸出，即接收天線端的接收信號(hào)。 圖3-1

16、 3gpp mimo信道的cossap仿真框圖 由于case 4所給出的每一徑的空間參數(shù)不同，因此上面的仿真框圖設(shè)計(jì)中，將每一徑單獨(dú)搭建，然后分別輸入相關(guān)成形模塊，以產(chǎn)生信道的空間相關(guān)性。如果信道每一徑的空間參數(shù)相同，并且沒有l(wèi)os分量的時(shí)候，上面的框圖可以更簡單一些，即，將所有徑合并在一起，再輸入相關(guān)成形模塊。2.2 ieee802.16 mimo信道仿真設(shè)計(jì)ieees0216是ieee制定的固定寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)系列，該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)從最初的80216a演變到了現(xiàn)在的802162004和80216e。其中，80216e將支持慢速移動(dòng)應(yīng)用。 80216的信道模型仍然是基于空時(shí)相關(guān)特征的統(tǒng)計(jì)mimo信

17、道模型，其建模的方法使用相關(guān)性建模的一種等效形式，即在得到了發(fā)射端和接收端的相關(guān)矩陣以后，不作kronecker乘積，而是進(jìn)行矩陣的平方根分解(其相關(guān)矩陣為實(shí)值的功率相關(guān)矩陣)，分解后的矩陣與i.i.d復(fù)高斯矩陣相乘從而得到mimo信道矩陣，文獻(xiàn)給出了mimo信道模型和信道參數(shù)，信道模型采用sui(stanford university interim)模型，一共六種(sui-l至sui-6)，分別表示不同的傳播環(huán)境(山區(qū)環(huán)境、平坦城區(qū)以及介于這兩種環(huán)境之閩的傳播環(huán)境)。文獻(xiàn)對模型參數(shù)做出了一些修改。修改后的信道模型參數(shù)如表32所示。表中，r表示信道的符號(hào)速率(單位為mbd，該信道模型支持的符

18、號(hào)速率為5mbd到25mbd)，如，r為20mbd，則type 2中3徑對應(yīng)的時(shí)延分別為0ns，20ns和40ns。type 0表示了一個(gè)los傳播環(huán)境，type 1和type 2表示信道環(huán)境中存在多徑傳播，其中，type 1的傳播條件要好于type 2。type 2的ricean k因子為1db 。另外，文獻(xiàn)還給出了每一徑的最大多普勒頻移以及使用定向天線時(shí)的天線增益和ricean k因子等參數(shù)的取值。信道的多普勒譜不同與蜂窩移動(dòng)通信中的u”形譜(classical譜)，如圖2-2所示。其表達(dá)式為：(2-1)其中，fm為信道的最大多普勒頻移。在仿真時(shí)，采用成形濾波法產(chǎn)生該多普勒功率譜，濾波器的

19、轉(zhuǎn)移函數(shù)為： (2-2) 圖2-2 ieee802.16 信道的多普勒率譜 由上面的敘述，以2發(fā)2收的mimo系統(tǒng)和type 2的參數(shù)為例，給出基于cossap的mimo信道仿真框圖，如圖2-3所示。 在上面的框圖中，在發(fā)射端相關(guān)模塊處，將發(fā)射信號(hào)進(jìn)行相關(guān)，相關(guān)后的值輸入到4個(gè)子信道模塊(2根發(fā)射天線和2根接收天線，每一根接收天線都能接收到所有發(fā)射天線發(fā)出的信號(hào))，每一個(gè)子信道模塊包含有不同時(shí)延和功率分布的3徑，并在第一徑根據(jù)k因子加上los分量。此處與3gpp信道一樣，需要對不同的徑選取不同的隨機(jī)種子以保證其獨(dú)立性。子信道模塊的輸出按照收發(fā)天線間信號(hào)的對應(yīng)關(guān)系，輸入相加模塊，相加模塊的輸出再

20、進(jìn)行接收端相關(guān)，最后的輸出即為接收端的接收信號(hào)。 圖2-3 ieee802.16 mimo 信道的cossap 仿真框圖2.3 ieee802.1lnmimo 信道仿真設(shè)計(jì) ieee8021ln是ieee正在制定中的下一代wlan標(biāo)準(zhǔn)，采用mimo、ofdm等技術(shù)，提供數(shù)百mbps的數(shù)據(jù)速率。根據(jù)8021ln的應(yīng)用環(huán)境，目前ieee802工作組已經(jīng)制定了相應(yīng)的信道模型提案。該提案中，對mimo信道的建模仍然采用了基于空時(shí)相關(guān)特征的統(tǒng)計(jì)mimo信道模型，并假定電波以波簇的形式達(dá)到。信道矩陣的計(jì)算可以由第二章介紹的方法得到。并針對五種不同的傳播環(huán)境，提出了相應(yīng)的模型，如表所示。 圖2-4 “bel

21、l”形多普勒示意圖 室內(nèi)無線信道的衰落特性與我們從室外移動(dòng)情況中了解到的有很大的不同：對于室內(nèi)無線通信系統(tǒng)，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)通常是靜止的，人或傳播環(huán)境中的其它物體則在其間穿行；而在室外移動(dòng)通信系統(tǒng)中，用戶終端通常會(huì)在傳播環(huán)境中移動(dòng)，而傳播環(huán)境中的其它物體對信號(hào)的影響相對較小。因此，對于室內(nèi)環(huán)境，為了與測量中得到的多普勒功率譜吻合，一個(gè)新的功率譜函數(shù)s(f)被定義如下(線性值)： （2-3） 其中： （2-4） fd為信道的多普勒擴(kuò)展，當(dāng)f=fd時(shí)，s(f)=0.1；v0為人或環(huán)境中物體的移動(dòng)速度，其值在8021ln的信道模型提案中被建議為1.2kmh。當(dāng)用db值來表示s(f)時(shí)，其形狀很像“be

22、ll”譜，其示意圖如圖2-4所示(其中，f為5hz)。 另外，由于模型f包含了室外大的開闊地區(qū)，所以可能存在移動(dòng)的車輛，因此，模型f第三徑的多普勒譜分量包含了在傳播環(huán)境中移動(dòng)的車輛所反射的譜分量。此時(shí)的多普勒功率譜s(f)可以表示為(線性值)： (2-5)其中： （2-6） fspike為由移動(dòng)的車輛引起的多普勒頻移。v1即為傳播環(huán)境中車輛的移動(dòng)速度，其值在8021ln的信道模型提案中被建議為40 kmh。spike頻率分量只有正頻率值。帶有spike分量的bell多普勒譜的示意圖，如圖3-7所示(其中，fd為5hz，fspike為195hz)。 圖2-5 “bell spike”形多普勒示意

23、圖 在熒光燈存在的環(huán)境中，信號(hào)的反射會(huì)在電力線頻率兩倍處被引入和消除，從而造成一個(gè)快速變化的電磁環(huán)境。熒光燈效應(yīng)會(huì)造成接收信號(hào)的頻率選擇性的幅度調(diào)制，使接收信號(hào)的功率極大的變化。8021ln的信道模型提案也將熒光燈效應(yīng)考慮了進(jìn)去，在模型d和e中對一些徑引入幅度調(diào)制以包含這種熒光燈效應(yīng)。模型d為典型辦公室環(huán)境，模型e為大辦公室環(huán)境，這些環(huán)境中通常都有很多全向照射的熒光燈，故受到熒光燈效應(yīng)的響應(yīng)也較大。提案中定義了一個(gè)調(diào)制函數(shù)用以模擬熒光燈效應(yīng)。調(diào)制函數(shù)的表達(dá)式如下： (2-7) 其中，al為諧波(harmonic)幅度，fm為主要的交流頻率，仍為在o，2)內(nèi)均勻分布的獨(dú)立隨機(jī)相位。al的值分別為

24、0db,-15db和-20db o設(shè)干擾與載波的能量比值(interference-tocarrier energy ratio)為： (2-8) 式中，xn(00203，0.0107)，即x服從均值00203，標(biāo)準(zhǔn)偏差0；0107的高斯分布。對模型d和模型e分別選擇3徑進(jìn)行調(diào)制，其系數(shù)為： (2-9) 其中，g(t)為調(diào)制函數(shù)，c(t)為每一徑的初始值，c(t)為調(diào)制后的值,為歸一化常數(shù)。的值由所調(diào)制徑的能量與整個(gè)信道響應(yīng)的能量的比值以及所給的ic值共同確定。所選擇被調(diào)制的徑的編號(hào)如表所示。由上面的敘述，以2根發(fā)射天線2根接收天線為例，給出80211nmimo信道第k徑的衰落系數(shù)的產(chǎn)生過程，

25、如圖2-6所示。高斯白嗓聲(復(fù)數(shù))經(jīng)過相應(yīng)的多普勒譜(bell譜或者bell spike譜)成形后，進(jìn)行空間相關(guān)成形，然后按照信道的功率延遲分布(pdp)乘上相應(yīng)的功率，如果有l(wèi)os分量和熒光燈效應(yīng)，則再依次加上los分量和熒光燈效應(yīng)調(diào)制函數(shù)。另外，如果需要大尺度衰落信道，則在最后再乘上信道的路徑損耗與對數(shù)陰影。最終的結(jié)果即為信道的衰落系數(shù)值。 根據(jù)信道衰落系數(shù)的產(chǎn)生過程和80111n信道的模型，基于cossap的仿真設(shè)計(jì)框圖如圖2-7所示(模型f，2發(fā)2收，18徑)。 在上面的框圖中，白高斯噪聲(復(fù)數(shù))分別送入18徑rayleigh信道(其中，第3徑的功率譜為bell spike多普勒譜，其

26、它徑的都為bell多普勒譜，每一徑4個(gè)多普勒譜模塊，對每一徑的白高斯噪聲選取不同的隨機(jī)種子以保證各個(gè)徑之間的獨(dú)立性)，然后每一徑經(jīng)過一個(gè)并串轉(zhuǎn)換模塊(并行轉(zhuǎn)為串行)，變成兩個(gè)(實(shí)部與虛部)長度為4的一維矢量，將其輸入相關(guān)矩陣計(jì)算與空間相關(guān)成形模塊，該模塊由輸入的信道空間參數(shù)計(jì)算rtx和rrx，再由rtx和rrx作kronecker乘積后分解得到空間成形矩陣c(4x4)，該模塊的輸出即為帶有相關(guān)性的信道矢量，其中第一徑包含一個(gè)加los分量的模塊用來產(chǎn)生los分量，其結(jié)果再經(jīng)過一個(gè)串并轉(zhuǎn)換模塊(串行轉(zhuǎn)為并行)。將2根發(fā)射天線發(fā)出的2路復(fù)信號(hào)根據(jù)信道的pdp進(jìn)行相應(yīng)的時(shí)延后與上述結(jié)果相乘，再經(jīng)過一個(gè)

27、串并轉(zhuǎn)換模塊(串行轉(zhuǎn)為并行)，按照接收天線與發(fā)射天線之間信號(hào)的對應(yīng)關(guān)系(每根接收天線都能收到所有發(fā)射天線發(fā)出的信號(hào))，將各徑的系數(shù)加起來分別送入2根接收天線，就得到了經(jīng)過帶有空間相關(guān)性的mimo信道后的接收端的接收信號(hào)。 在使用本仿真框圖搭建仿真鏈路時(shí)，根據(jù)信道模型的不同(模型a至模型f)，選用相應(yīng)的rayleigh信道模塊(模型f的第3徑多普勒功率譜為bell spike，其它模塊的都為bell多普勒譜)，并設(shè)置每一徑的時(shí)延與功率，以及載波頻率、符號(hào)周期等參數(shù)；在相關(guān)矩陣計(jì)算與空間相關(guān)成形模塊處，輸入發(fā)射端和接收端的空間參數(shù)(aoa、aod、as等)。如果要仿真模型d或模型e，則還需要另外加

28、上一個(gè)產(chǎn)生熒光燈效應(yīng)的模塊，以反映熒光燈對發(fā)射信號(hào)的隨機(jī)幅度調(diào)制作用。如果需要仿真信道的大尺度效應(yīng)，則應(yīng)再加上一個(gè)反映大尺度路徑損耗與對數(shù)陰影的模塊。 圖2-6 ieee802.1ln信道衰落系數(shù)的產(chǎn)生過程 圖2-7 ieee802.1ln mimo 信道的cossap仿真框圖 2.4 分布式mimo信道的仿真設(shè)計(jì) 分布式mimo系統(tǒng)是一種新的無線接入體系結(jié)構(gòu)，采用分布式的天線、分布式的處理器和分布式的控制。分布式mimo系統(tǒng)能夠改善信號(hào)傳輸質(zhì)量，降低發(fā)射功率，提高系統(tǒng)容量以及增加系統(tǒng)的覆蓋范圍。 研究分布式mimo系統(tǒng)的性能，首先需要建立適合的信道模型。以前在有關(guān)分布式mimo信道模型的文獻(xiàn)

29、中，有的信道模型主要考慮了小尺度的rayleigh衰落特性而忽略了信道的大尺度路徑損耗和對數(shù)陰影；有的信道模型雖然小尺度衰落與大尺度衰落都考慮到了，卻忽略了天線元之間的空間相關(guān)性。而信道的大尺度衰落特性以及天線間的空間相關(guān)性對于分布式mimo系統(tǒng)的性能有著至關(guān)重要的影響。在本節(jié)中，提出一種分布式mimo系統(tǒng)的信道模型，該信道模型不僅考慮小尺度衰落、大尺度路徑損耗和對數(shù)陰影效應(yīng)，同時(shí)也考慮了天線元之間的空間相關(guān)性，能夠比較全面和完整的反映分布式mimo系統(tǒng)的信道特性，符合實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境。 圖2-8（m,n,l）分布式mimo系統(tǒng)的信號(hào)模型 在分布式mimo系統(tǒng)中，共有n個(gè)天線組分布于移動(dòng)臺(tái)周圍，

30、每個(gè)天線組中有三個(gè)天線元，移動(dòng)臺(tái)端有m個(gè)天線元，將這樣的系統(tǒng)記為一個(gè)(m,n,l)的分布式mimo系統(tǒng)，如圖2-8所示。 分布式mimo系統(tǒng)的信道矩陣h由n個(gè)子信道矩陣構(gòu)成，這n個(gè)子信道矩陣分別表示移動(dòng)臺(tái)與個(gè)天線組之間的信道矩陣，上行鏈路時(shí)分布式mimo系統(tǒng)的信道矩陣h可以表示為： (2-10)上式中，(n=1，.，n)為移動(dòng)臺(tái)與第n個(gè)天線組之間的lxm的信道子矩陣： (2-11)下行鏈路時(shí)分布式mimo系統(tǒng)的信道矩陣h可以表示為： (2-12)上式中，(n=1，.，n)為移動(dòng)臺(tái)與第n個(gè)天線組之間的lxm的信道子矩陣：(2-13) 在式(2-11)與式(213)中，(上行鏈路時(shí)為lm的矩陣，下

31、行鏈路時(shí)為mxl的矩陣)為經(jīng)過了相應(yīng)的多普勒功率譜成形的獨(dú)立同分布的零均值復(fù)高斯變量，為一個(gè)對角矩陣，其元素表示路徑損耗與對數(shù)陰影： (2-14) 上式中，為傳播常數(shù)，為發(fā)射天線與接收天線間的距離，為路徑損耗指數(shù)，即為路徑損耗，s為服從對數(shù)正態(tài)分布的陰影衰落，其方差為。(上行鏈路時(shí)為ll的矩陣，下行鏈路時(shí)為mm的矩陣)與(上行鏈路時(shí)為mxm的矩陣，下行鏈路時(shí)為ll的矩陣)分別表示接收天線的空間相關(guān)矩陣和發(fā)射天線的空間相關(guān)矩陣。 通常在分布式mimo系統(tǒng)中，不同的天線組之間的距離較大，散射環(huán)境也不同，而同一天線組內(nèi)部的天線元之間的間距通常較小，所處的散射環(huán)境也大致相同，因此我們在對信道的空間相關(guān)

32、性進(jìn)行建模時(shí)，只考慮各個(gè)分布式的天線組內(nèi)部其天線元之間的相關(guān)性，而假定不同的分布式天線組之間是不相關(guān)的。同時(shí)，由于移動(dòng)臺(tái)端的天線元間的間距通常較小，我們也考慮了它們之間的空間相關(guān)性。在對分布式mimo信道進(jìn)行仿真時(shí)，需要搭建多個(gè)信道模塊，產(chǎn)生每個(gè)天線組的mimo信道矩陣hn(n=1,n)，并且必須保證各個(gè)天線組的信道矩陣hn之間的獨(dú)立性：另外，信道的大尺度衰落(包括路徑損耗和對數(shù)陰影)對分布式mimo系統(tǒng)性能有著重要的影響，因此，在仿真設(shè)計(jì)時(shí)需要增加一個(gè)仿真大尺度衰落的模塊。結(jié)論 mimo無線通信作為未來一代無線和個(gè)人移動(dòng)通信系統(tǒng)的框架技術(shù)，正受到越來越多的關(guān)注，對mimo無線通信相關(guān)理論和關(guān)

33、鍵技術(shù)的研究也在逐步深入。通過對寬帶mimo衰落信道模型的仿真，則可為研究基于mimo的各種關(guān)鍵技術(shù)和處理算法提供鏈路級和系統(tǒng)級的仿真平臺(tái)。本文總結(jié)了目前mimo信道建模方法和現(xiàn)有的mimo信道模型，指出了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。并在此基礎(chǔ)上，提出了合理的、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較低的統(tǒng)計(jì)mimo空時(shí)無線信道模型。該統(tǒng)計(jì)mimo信道模型基于三種常見的角度功率譜(均勻分布、高斯分布和拉普拉斯分布)、收發(fā)天線的陣列結(jié)構(gòu)、多普勒功率譜和信道的功率時(shí)延分布等參數(shù)，能比較真實(shí)和全面的反映mimo信道的衰落特性，特別是空間相關(guān)性，可以作為研究mimo無線通信系統(tǒng)的一個(gè)通用的空時(shí)信道模型，用于mimo系統(tǒng)的信道容量等性能的分析以

34、及各種空時(shí)處理算法的選擇。在仿真方面，建立了相應(yīng)的mimo無線信道仿真模型，并基于cossap仿真軟件，分別創(chuàng)建了3gpp、ieee80216、ieee80211n以及分布式mimo系統(tǒng)的mimo信道仿真平臺(tái)，驗(yàn)證了所提出的信道模型的有效性。參考文獻(xiàn)1尤肖虎，曹淑敏，傅學(xué)群我國未來移動(dòng)通信研究開發(fā)展望，電信科學(xué)，2002年08期。2陳如明，3g新發(fā)展及3g3g演進(jìn)策略思考，中國無線電，2005年01期。3朱近康，對3g和后3g發(fā)展的思考，移動(dòng)通信，2003年7月。4武剛，多入多出無線通信中的信道模型、空時(shí)編碼及關(guān)鍵技術(shù)研究：博士學(xué)位論文，成都：電子科技大學(xué)200453gpp tsg r1-0l-1305.mimo channel measurement an